(57)【要約】【課題】  高周波数駆動の信号処理回路と、光リーク電流によるトランジスタ特性変動が抑制された画素マトリクス回路とを、単一のＳＯＩ層に一体化して形成することを可能とするＳＯＩウエーハを提供すること。【解決手段】  絶縁性基板２０上に形成されたＳＯＩ層１２に機械的研磨を施して薄膜化する。加熱処理等によりＳＯＩ層１２内のキャリア再結合中心として作用する格子歪や格子欠陥などを除去する。マスク５０の開口部からＡｒ+イオンを注入してＳＯＩ層１２面内の所望領域に微細な格子欠陥等を導入する。このような格子欠陥等はそれ自身がキャリア再結合中心となることのほか、その後のデバイス製造工程での熱処理を受けて転位等のマクロな欠陥となり、デバイスの電気的特性を所望の水準にまで低下させることが可能となる。つまり、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域（１２ａ）と低い領域（１２ｂ）とを作り込むことが可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に貼り合わされた単一の単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）を備え、
前記ＳＯＩ層の面内に、キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域が予め画定されて設けられていることを特徴とするＳＯＩウエーハ。
【請求項２】
前記複数種の領域の一種領域は、該領域内でのキャリアライフタイムが相対的に短い低ライフタイム領域であることを特徴とする請求項１に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項３】
前記低ライフタイム領域は、貼り合わせ後のイオン注入領域であることを特徴とする請求項２に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項４】
前記低ライフタイム領域の注入イオンは、アルゴンイオンであることを特徴とする請求項３に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項５】
前記絶縁性基板は、電気光学装置用の透明絶縁性基板であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項６】
前記透明絶縁性基板は、石英基板であることを特徴とする請求項５に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項７】
前記電気光学装置は液晶装置であり、前記低ライフタイム領域は前記液晶表示装置の画素領域であることを特徴とする請求項５または６に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項８】
前記液晶装置は、液晶ライトバルブであることを特徴とする請求項７に記載のＳＯＩウエーハ。
【請求項９】
絶縁性基板上に単一の単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）をイオン注入法で貼り合わせる第１のステップと、キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域を前記ＳＯＩ層の面内に設ける第２のステップとを備えていることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１０】
前記第２のステップは、前記ＳＯＩ層の所定の領域にアルゴンイオンを注入してキャリア再結合中心を導入することにより実行されることを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１１】
前記第２のステップは、前記ＳＯＩ層の所定の領域に前記貼り合わせ時のイオン注入ダメージ回復処理を施すことにより実行されることを特徴とする請求項９に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１２】
単結晶シリコンウエーハの一方主面側に水素イオンまたは希ガスイオンを注入する第１のステップと、
キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域を前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内に設ける第２のステップと、
前記単結晶シリコンウエーハの一方主面を絶縁性基板に密着させてシリコン層を剥離してＳＯＩ層を形成する第３のステップと、を備えていることを特徴とするＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１３】
前記第２のステップは、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の所定の領域への前記水素イオンまたは希ガスイオンの注入ダメージ回復処理を施すことにより実行されることを特徴とする請求項１２に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１４】
前記第２のステップは、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の所定の領域へのアルゴンイオン注入により実行されることを特徴とする請求項１２に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【請求項１５】
前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の、前記アルゴンイオン注入が施されていない領域に、前記水素イオンまたは希ガスイオンの注入ダメージ回復処理を施す第４のステップを備えていることを特徴とする請求項１４に記載のＳＯＩウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＯＩウエーハおよびＳＯＩウエーハの製造方法に関し、より詳細には、液晶ライトバルブなどの電気光学装置用基板としての使用に特に好適なＳＯＩウエーハおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐放射線特性やラッチアップ特性に優れるとともにショートチャネル効果の抑制にも優れるＭＯＳトランジスタの形成を目的として、酸化膜などの絶縁膜上に単結晶のシリコン（Ｓｉ）層を設けたいわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエーハがデバイス形成用基板として用いられており、なかでも、貼り合わせ技術の適用による低欠陥のＳＯＩウエーハが注目されている。
【０００３】
ところで、液晶表示ディスプレイパネル（ＬＣＤ）をはじめとする電気光学装置の駆動方式のなかでも、アクティブマトリックス方式は、応答速度が速く表示装置とした場合に高画質のものが得られるなどの理由から、一般的に広く用いられている駆動方式である。このようなアクティブマトリクス駆動方式の電気光学装置の一般的な構成は、以下のようなものである。上面ガラス基板と下面ガラス基板の２枚のガラス基板に液晶を挟み込んで設け、上面ガラス基板にはパターン全体に共通した上面電極（対向電極）を形成する一方、下面ガラス基板には画素電極と当該画素電極を駆動するためのスイッチング素子としてのＴＦＴを設ける。下面ガラス基板上には、各画素毎に設けられたＴＦＴのゲート入力部としてのＸ電極とソース入力部としてのＹ電極とがパターン形成されており、これらの電極を介して各々のＴＦＴへの電気信号を入力制御し、これによりＴＦＴをスイッチング素子として制御する。画素電極と対向電極に挟まれた領域の液晶は、上下電極間に形成される電界に応じてその配列が変化して液晶シャッタとして機能する。つまり、液晶シャッタのスイッチング素子としてのＴＦＴのオン／オフを行うことで、各画素の駆動がなされることとなる。
【０００４】
このようなＴＦＴは、従来、下面ガラス基板上に設けられた非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）や多結晶Ｓｉ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の膜に設けられていたが、画素スイッチングの高速制御のためにはスイッチング素子としてのＴＦＴの高速動作が求められるため、非晶質Ｓｉや多結晶ＳｉのＴＦＴに代えて単結晶ＳｉのＴＦＴを用いることが検討され、いわゆるＳＯＩ技術の適用が検討されてきた。つまり、貼り合わせ等の手法により絶縁体層上に設けられた単結晶Ｓｉ層にＴＦＴを作り込むことで、非晶質ＳｉのＴＦＴや多結晶ＳｉのＴＦＴよりも格段に高速のスイッチングを可能とするのである。
【０００５】
しかしながら、絶縁基板上に単結晶Ｓｉウエーハを張り合わせたＳＯＩウエーハをＴＦＴ−ＬＣＤ用基板として用いる場合、合成石英などの透明基板とＳｉウエーハの熱膨張係数差に起因して、接合のための加熱処理工程や接合後の研磨工程中に透明基板やＳｉウエーハに割れやひび入りあるいは剥離が生じたりして破損し易いという問題が指摘されるようになり、特許文献１では、熱膨張係数の相違する基板を密着した状態で室温から特定の温度域まで昇温して熱処理を加え、これに次いて薄膜化する工程を段階的に繰り返すという手法が開示され、これにより、上記問題を解決するとともに、極薄膜で膜厚の均一性が良く、極低欠陥で結晶性とキャリア移動度に優れたＳＯＩ層を有するＳＯＩウエーハを比較的簡単に低コストで製造することができるとされている。
【０００６】
また、特許文献２乃至４には、単結晶Ｓｉ基板にＴＦＴを組み込むことで歩留まり良く特性の良好な素子形成を可能とするために、ＳＯＩ技術を電気光学装置などの製造に適用した発明が開示されている。特許文献２に開示された発明では、透明基板としての石英基板上に形成された複数の単結晶半導体膜上に液晶セルを構成する能動素子が形成され、単結晶半導体膜を複数並べることで大型のアクティブマトリックス型液晶表示用基板を得ている。また、特許文献３に開示された発明では、耐熱性の高い結晶化ガラスを基板として用い、この結晶性ガラス基板の少なくとも一方主面に絶縁性の非晶質Ｓｉ膜を予め形成し、これを酸化して完全に酸化Ｓｉ膜とした上で当該酸化Ｓｉ膜とボンドウエーハとをスマートカット法により接合させて結晶化ガラス上に単結晶Ｓｉ膜を形成する。
【０００７】
さらに、特許文献４には、絶縁基板上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成した上で所望の領域の多結晶Ｓｉ薄膜を除去し、当該多結晶Ｓｉ薄膜の除去領域に単結晶Ｓｉ薄膜を貼り合わせ技術により形成するという手法が開示されている。この技術によれば、多結晶Ｓｉの領域と単結晶領域のＳｉ領域とを形成し、高性能特性が要求されるデバイスは単結晶Ｓｉ領域に形成し、その他のデバイスは多結晶Ｓｉの領域に形成することで、特性の安定した大型かつ安価な半導体装置が提供されることとなる。
【特許文献１】特開平１１−１４５４３８号公報
【特許文献２】特開平６−１８９２６号公報
【特許文献３】特開平１１−１６３３６３号公報
【特許文献４】特開２００３−２８２８８５号公報
【特許文献５】特開２００２−１１０９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された手法では、透明基板上に接合される単結晶Ｓｉ膜は複数の角型（矩形）のＳｉ基板であるから、一般的に入手可能なＳｉウエーハを予め矩形に加工する必要がある。また、特許文献３に開示された手法は、結晶化ガラス基板への前処理が必要であることに加え、特許文献４にも指摘があるように、基板として用いられる結晶化ガラスは一般にアルカリ原子を含むため、当該基板にトランジスタを形成した場合には、基板中のアルカリ原子がトランジスタ形成領域に拡散してトランジスタの特性を不安定なものとしてしまうという問題がある。さらに、特許文献４に記載された手法による場合には、絶縁基板上の多結晶Ｓｉ薄膜の除去領域に正確に位置決めして単結晶Ｓｉ薄膜を張り合わせることそのものが必ずしも容易ではないことに加え、当該単結晶Ｓｉの貼り合わせ領域が狭い場合やその領域の形状が複雑な場合には、適用が事実上不可能であるという問題がある。
【０００９】
また、ＳＯＩウエーハを電気光学基板として用いる場合には、基板裏面から光が入射すると基板上に形成した半導体デバイスに光によるリーク電流が発生してデバイス特性の劣化をもたらし、動作不良の原因となることが知られており、特許文献５には、電気光学基板の透明支持基板と単結晶Ｓｉ層の間に遮光層を設けることで基板裏面からの光入射を遮る構造の電気光学装置の発明が開示されているが、このような遮光層を設けることは、電気光学装置の製造に際して新たなプロセスを付加する結果となってしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＳＯＩ層上に形成される半導体デバイスの電気特性に応じて特定領域にのみ単結晶Ｓｉ膜を張り合わせるといった煩雑な工程が不要で、かつ、光リーク電流に起因するトランジスタ特性の変動を抑制するために遮光層を形成するといったような特別なプロセスを付加することも不要な、ＳＯＩウエーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＳＯＩウエーハであって、絶縁性基板上に貼り合わされた単一の単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）を備え、前記ＳＯＩ層の面内に、キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域が予め画定されて設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記複数種の領域の一種領域は、該領域内でのキャリアライフタイムが相対的に短い低ライフタイム領域であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記低ライフタイム領域は、貼り合わせ後のイオン注入領域であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記低ライフタイム領域の注入イオンは、アルゴンイオンであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記絶縁性基板は、電気光学装置用の透明絶縁性基板であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記透明絶縁性基板は、石英基板であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記電気光学装置は液晶装置であり、前記低ライフタイム領域は前記液晶表示装置の画素領域であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のＳＯＩウエーハにおいて、前記液晶装置は、液晶ライトバルブであることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、ＳＯＩウエーハの製造方法であって、絶縁性基板上に単一の単結晶シリコン層（ＳＯＩ層）をイオン注入法で貼り合わせる第１のステップと、キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域を前記ＳＯＩ層の面内に設ける第２のステップとを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のＳＯＩウエーハの製造方法において、前記第２のステップは、前記ＳＯＩ層の所定の領域にアルゴンイオンを注入してキャリア再結合中心を導入することにより実行されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載のＳＯＩウエーハの製造方法において、前記第２のステップは、前記ＳＯＩ層の所定の領域に前記貼り合わせ時のイオン注入ダメージ回復処理を施すことにより実行されることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、ＳＯＩウエーハの製造方法であって、単結晶シリコンウエーハの一方主面側に水素イオンまたは希ガスイオンを注入する第１のステップと、キャリア再結合中心密度が異なる複数種の領域を前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内に設ける第２のステップと、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面を絶縁性基板に密着させてシリコン層を剥離してＳＯＩ層を形成する第３のステップと、を備えていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のＳＯＩウエーハの製造方法において、前記第２のステップは、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の所定の領域への前記水素イオンまたは希ガスイオンの注入ダメージ回復処理を施すことにより実行されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載のＳＯＩウエーハの製造方法において、前記第２のステップは、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の所定の領域へのアルゴンイオン注入により実行されることを特徴とする。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載のＳＯＩウエーハの製造方法において、前記単結晶シリコンウエーハの一方主面内の、前記アルゴンイオン注入が施されていない領域に、前記水素イオンまたは希ガスイオンの注入ダメージ回復処理を施す第４のステップを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、絶縁性基板上に貼り合わせにより設けられたＳＯＩ層の所定領域に、キャリアの再結合中心密度が他領域よりも相対的に高く形成される。これにより、当該領域のキャリアライフタイムなどの電気的特性が所定水準にまで低く抑制されることとなる。そして、光リーク電流に起因してトランジスタ特性が変化し易いＴＦＴなどを当該低ライフタイム領域に形成することで、半導体装置の特性変動を抑制する一方、相対的に高い電気的特性を示す領域には高い駆動特性が求められるＴＦＴなどを形成する。このように、単一のＳＯＩ層の面内に低ライフタイム特性領域と高ライフタイム領域とを予め画定させて設けることで、煩雑なプロセスを必要とすることなく、例えば、光リーク電流起因の特性変動を簡便な手法で抑制した液晶表示装置をシステム・オン・パネルで実現することなどが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００２８】
ＳＯＩウエーハには、デバイス形成領域であるＳＯＩ層がサブミクロンレベルと薄く且つその膜厚の均一性が高いことが求められることに加え、上述したように、電気光学装置用の基板として用いられる場合には、光リーク電流に起因するトランジスタ特性変動を抑制可能なものであることが求められる。本発明者は、これらの要求を同時に満足するＳＯＩウエーハを実現するために、電気的特性の良好な領域と所望の程度にまで電気的特性を低下させた領域とを、単一の単結晶Ｓｉ膜（ＳＯＩ層）の面内の所望の位置に形成することに想到した。
【００２９】
特許文献４に開示された発明においては、絶縁基板上に多結晶Ｓｉ薄膜を形成した上で所望の領域の他結晶Ｓｉ薄膜を除去し、当該多結晶の除去領域に単結晶Ｓｉ薄膜を貼り合わせて形成し、高性能特性が要求されるデバイスをこの単結晶Ｓｉ領域に形成する一方、その他のデバイスを多結晶Ｓｉの領域に形成することとされているのに対して、本発明においては、かかる煩雑な貼り合わせを行うことなく、ＳＯＩウエーハの全面に設けられている単一のＳＯＩ層を、高い電気的特性が要求される領域と、所望の水準にまで電気的特性を低下させた領域とに予め画定する。
【００３０】
このような複数水準の電気的特性の領域画定が単一のＳＯＩ層面内において可能となると、例えば液晶表示装置などの電気光学装置の製造に特に適するＳＯＩウエーハの提供が可能となる。つまり、電気光学装置用基板では、当該基板上に形成されたＴＦＴに光が入射すると、光電効果によって光リーク電流が発生しＴＦＴのトランジスタ特性が変化するという問題が知られているところ、本発明のＳＯＩウエーハを用いることとすれば、煩雑な貼り合せ工程や複雑な構造の遮光層の設計および当該遮光層の形成工程などを必要とすることなく、光リーク電流の発生を抑制可能な程度にまで電気的特性（例えば、キャリア移動度）を低下させた単結晶Ｓｉ領域にかかるＴＦＴを形成する一方、電気的に高特性が求められる電子デバイス（例えば、ＴＦＴディスプレイのデータ線およびゲート線の高速ドライバ回路、タイミングコントローラ、さらには、付属のイメージプロセッサや高速ロジック回路など）を高い電気特性の単結晶Ｓｉ領域に形成することが可能となるのである。
【００３１】
このような本発明のＳＯＩウエーハは、それを電気光学装置用基板として用いた場合に、従来のように光リーク電流の発生原因となる電子デバイス形成領域への光の入射量を抑制するのではなく、光入射により生じるリーク電流そのものの発生を抑制するものであるため、プロジェクタ用途などの極めて強力な光を利用する電気光学装置やライトバルブを複数備える複板式のプロジェクタなどにおいて光リーク電流起因のトランジスタ特性変動の抑制に特に有利である。また、単結晶Ｓｉ層にＴＦＴなどの電子デバイスを形成する従来のＳＯＩ技術によれば、非晶質Ｓｉ層や多結晶Ｓｉ層にＴＦＴ形成する場合に比べて高性能特性のものが得られはするものの、基板上の特定の位置の電気的特性を所定の水準にまで低下させたい場合に煩雑な貼り合せ工程や遮光層の形成工程などが別途必要とされたが、本発明のＳＯＩウエーハを用いる場合にはかかる煩雑な工程が必要とされず、その結果として装置の製造歩留まりを低下させるといった不都合が生じることもない。
【００３２】
以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。なお、説明の簡略化のために、ＳＯＩウエーハの単一のＳＯＩ層の面内に作り込まれる領域の電気的特性水準は２水準であるものとして説明するが、３水準以上の電気的特性領域の作り込みを行うこととしても良いことは明らかである。そのような領域の作り込みは、例えば、後述するアルゴンイオン（Ａｒ+）の注入レベルを複数水準で設定するなどの方法により容易に実現可能である。
【実施例１】
【００３３】
（製造プロセス例：その１）
図１および図２は、本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第１例を説明するための図で、図１は透明絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスを、図２は単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスを図示している。
【００３４】
先ず、同一の径を有する単結晶のＳｉウエーハ１０と絶縁性基板２０とを準備する（図１（Ａ））。ここで、単結晶Ｓｉウエーハ１０は、例えば、チョクラルスキ法（ＣＺ法）により育成された一般に市販されているＳｉウエーハであり、その導電型や比抵抗率などの電気特性値や結晶方位や結晶径は、本発明のＳＯＩウエーハが供されるデバイスの設計値やプロセスあるいは製造されるデバイスの表示面積などに依存して適宜選択される。また、絶縁性基板２０の材料に特に限定はないが、例えば、石英基板、サファイヤ（アルミナ）基板、ガラス基板、窒化珪素基板、窒化アルミニウム基板または炭化珪素基板などが例示され、電気光学装置用基板として用いられる場合のように透明絶縁性基板とする場合には、石英基板、サファイヤ（アルミナ）基板、あるいはガラス基板などが用いられるが、その純度の高さという観点からは石英基板であることが好ましい。なお、後のデバイス形成プロセスの便宜のため、絶縁性基板２０にも単結晶Ｓｉウエーハ１０に設けられているオリエンテーション・フラット（ＯＦ）と同様のＯＦを設けておき、これらのＯＦ同士を一致させて貼り合わせるようにすると好都合である。
【００３５】
単結晶Ｓｉウエーハ１０のＳＯＩ層となる表面側（すなわち、後述の接合面側）には、後の工程で所定の厚さのＳＯＩ層が得られるように水素イオンまたは希ガスイオンが注入され（図１（Ｂ））、単結晶Ｓｉウエーハ１０の表面近傍の所定の深さに均一なイオン注入層１１が形成される（図１（Ｃ））。イオン注入層１１の単結晶Ｓｉウエーハ１０表面からの深さは、注入イオン種の選択とイオン注入時の加速電圧により制御される。このイオン注入により、単結晶Ｓｉウエーハ１０表面領域でのイオンの平均進入深さに対応する領域には、当該領域に局在する微小気泡層が形成される。
【００３６】
ここで、イオン注入深さはどの程度の厚さの単結晶Ｓｉ層を剥離させるかに依存して決定されるが、例えばイオンの平均進入深さは０．５μｍ以下とされ、イオン注入条件として、例えば、加速電圧５０〜１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０16〜１×１０17ｃｍ-2などとされる。また、イオン注入時の単結晶Ｓｉウエーハの温度は２５０〜４５０℃程度に保持される。なお、Ｓｉ結晶中へのイオン注入プロセスにおいて注入イオンのチャネリング抑制のために、通常行われているように、単結晶Ｓｉウエーハ１０のイオン注入面に予め酸化膜等の絶縁膜を形成させておき、この絶縁膜を通してイオン注入を施すようにしてもよい。
【００３７】
このようにしてイオン注入層１１を形成した単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０のそれぞれの接合面に、表面清浄化や表面活性化などを目的としたプラズマ処理やオゾン処理を施す（図１（Ｄ））。なお、このような表面処理は、接合面となる表面の有機物除去や表面上のＯＨ基を増大させて表面活性化を図るなどの目的で行われるものであり、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の双方の接合面に処理を施す必要は必ずしもなく、何れか一方の接合面にのみ施すこととしてもよい。
【００３８】
この表面処理をプラズマ処理により実行する場合には、予めＲＣＡ洗浄等を施した表面清浄な単結晶Ｓｉウエーハおよび／または絶縁性基板を真空チャンバ内の試料ステージに載置し、当該真空チャンバ内にプラズマ用ガスを所定の真空度となるように導入する。なお、ここで用いられるプラズマ用ガス種としては、単結晶Ｓｉウエーハの表面処理用として、酸素ガス、水素ガス、アルゴンガス、またはこれらの混合ガス、あるいは水素ガスとヘリウムガスの混合ガスなどがあり、単結晶Ｓｉウエーハの表面状態や目的などにより適宜変更され得る。
【００３９】
たとえば、当該表面処理が単結晶Ｓｉ表面を酸化させることをも目的とするような場合には、少なくとも酸素ガスを含有するものをプラズマ用ガスとして用いる。なお、絶縁性基板として、石英基板などのようにその表面が酸化状態にあるものを用いる場合には、このようなプラズマ用ガス種の選定に特別な制限はない。プラズマ用ガスの導入後、１００Ｗ程度の電力の高周波プラズマを発生させ、プラズマ処理される単結晶Ｓｉウエーハおよび／または絶縁性基板の表面に５〜１０秒程度の処理を施して終了する。
【００４０】
また、表面処理をオゾン処理で実行する場合には、予めＲＣＡ洗浄等を施した表面清浄な単結晶Ｓｉウエーハおよび／または絶縁性基板を酸素含有の雰囲気とされたチャンバ内の試料ステージに載置し、当該チャンバ内に窒素ガスやアルゴンガスなどのプラズマ用ガスを導入した後に所定の電力の高周波プラズマを発生させ、当該プラズマにより雰囲気中の酸素をオゾンに変換させ、処理される単結晶Ｓｉウエーハおよび／または絶縁性基板の表面に所定の時間の処理が施される。
【００４１】
上記のような表面処理が施された単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の表面を接合面として密着させて接合する（図１（Ｅ））。なお、上述したように、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の少なくとも一方の表面は、上述のプラズマ処理やオゾン処理などにより表面処理が施されて活性化しているために、従来の貼り合わせＳＯＩ製造プロセスで必要とされていたような高温（例えば、１２００℃）での熱処理を施さなくても、後工程での機械的剥離や機械研磨に十分耐え得るレベルの接合強度を得ることができる。従って、高温での熱処理時に、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の熱膨張係数の違いに起因して生じる熱歪やクラックあるいは接合面における局所的な剥離などの発生が抑制されることとなる。例えば、全く熱処理を施すことなく、室温で密着させただけでも、実用上、特に問題がないことが確認されている。また、密着・接合時の雰囲気や当該雰囲気の圧力も特別な制約はない。
【００４２】
尤も、密着・接合させた状態の単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０とを、大きな熱歪、クラック、接合面における剥離などの発生の虞のない程度の温度に保持することで結合力の向上を図ることも可能である。このような熱処理温度としては、絶縁性基板２０が例えば石英基板である場合には、３５０℃以下の温度が好ましい温度として選択される。この３５０℃以下という温度選択は、単結晶Ｓｉと石英との熱膨張係数差と当該熱膨張係数差に起因する歪量、およびこの歪量と単結晶Ｓｉウエーハ１０ならびに絶縁性基板２０の厚みを考慮したものである。すなわち、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の厚みが概ね同程度である場合、単結晶Ｓｉの熱膨張係数（２．３３×１０-6）と石英の熱膨張係数（０．６×１０-6）の間に大きな差異があるために、３５０℃を超える温度で熱処理を施した場合には、熱歪によってクラックや接合面における剥離などが生じたり、極端な場合には単結晶Ｓｉウエーハや石英基板が割れてしまうということが生じ得るからである。
【００４３】
このような接合工程の後、外部から衝撃を加えることでイオン注入層１１内でのＳｉ−Ｓｉ結合を切り、単結晶Ｓｉウエーハ１０をＳＯＩ層１２とバルク部１３とに機械的に分断する。これにより、ＳＯＩ層１２は絶縁性基板２０の一方主面上に貼り合わされたまま単結晶Ｓｉウエーハ１０のバルク部１３から剥離され（図１（Ｆ））、絶縁性基板２０の主面上にＳＯＩ層１２を備えるＳＯＩウエーハが得られることとなる（図１（Ｇ））。この機械的剥離を実行する際の雰囲気や試料温度に特別な制限はなく、室温大気中での剥離も可能である。なお、密着・接合工程でも既に説明したように、大きな熱歪、クラック、接合面における剥離などの発生の虞のない程度の温度に試料を保持した状態で機械的剥離を施すこととしてもよいことは云うまでもない。
【００４４】
図３は、上記の剥離工程で外部から衝撃を与える手法の例示のための図である。衝撃付与手法としては種々のものが考えられるが、例えば、ガスや液体などの流体をノズル３０の先端部３１からジェット状に噴出させて単結晶Ｓｉウエーハ１０の側面から吹き付けることで衝撃を与えたり（図３（Ａ））、あるいはブレード４０の先端部４１をイオン注入層１１の近傍領域に押し当てるなどして衝撃を付与する（図３（Ｂ））などの手法によることができる。
【００４５】
このように、本発明においては、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０との接合工程およびＳＯＩ層の剥離工程の何れの工程においても、特別な高温処理を必要とせず、一貫して低温での処理が可能である。このプロセスの低温化は、ＳＯＩウエーハの製造プロセスの安定化と簡易化の観点から極めて有利である。従来から知られているＳＯＩ技術のひとつに、イオン打ち込みされた水素の脆化を積極的に利用するいわゆる「スマートカット法」が知られているが、従来の手法は何れも高温処理工程を備えているために、熱歪に起因して生じるクラックや剥離を回避するための特別の工夫が必要であった。
【００４６】
例えば、特許文献１（特開平１１−１４５４３８号公報）には、単結晶Ｓｉウエーハと絶縁性基板とを接合する際の熱膨張係数の差異に起因する熱歪、剥離、ひび割れ等の発生を抑制するために、１００〜３００℃で加熱して仮接合し、単結晶Ｓｉ層の厚みをエッチングにより薄くして３５０〜４５０℃で熱処理して本接合し、さらに単結晶Ｓｉ層を研磨で薄くして５００°以上の加熱によりイオン注入層の水素脆化を生ぜしめて劈開面として剥離するという手法が開示されている。しかし、このような手順により剥離やひび割れの問題が解決されたとしても、ＳＯＩウエーハ製造のための工程数が増えてプロセスそのものは煩雑なものとならざるを得ない。
【００４７】
また、特許文献３（特開平１１−１６３３６３号公報）には、単結晶Ｓｉウエーハとの熱膨張係数差の小さな透明絶縁性基板として結晶化ガラス基板を選択することで貼り合わせ工程の煩雑化を回避するという手法が開示されている。しかし、結晶化ガラスを基板とする場合には、当該材料中に含有され半導体デバイス中で好ましくない振る舞いを示す不純物のＳＯＩ層中への拡散を抑制するために結晶化ガラス基板の表面を絶縁性Ｓｉ膜などの絶縁膜で被覆することが必要となり、ＳＯＩウエーハ製造のための工程数増大によってプロセスそのものが煩雑化してしまう。
【００４８】
これに対して、本発明が採用する低温プロセスは、接合工程および剥離工程の何れの工程においても低温化が可能であるために、ＳＯＩウエーハの製造プロセスの簡易化と安定化とを同時に実現可能であるという大きな利点を有するのである。なお、必要に応じて、ＳＯＩ層１２と絶縁性基板２０との結合強度を更に向上させるために、図１（Ｆ）の剥離工程の後に熱処理工程を付加するようにしてもよいことはいうまでもない。一般的には、図１（Ｆ）の剥離工程直後のＳＯＩ層１２の厚みは０．５μｍ以下とされるため、この場合の熱処理温度は比較的高温とすることが可能であり、例えば１０００〜１２５０℃程度の温度範囲で実行することも可能である。
【００４９】
絶縁性基板２０上にＳＯＩ層１２を形成した後に、このＳＯＩ層１２の膜厚をウエーハ面内で均一の所定厚みにまで薄膜化するためのタッチポリッシュなどの機械的研磨を施す。図２（Ａ）に示した例では、剥離工程直後のＳＯＩ層１２の膜厚は０．３μｍ程度であり、通常のＳｉウエーハ製造工程における鏡面研磨と同様の手順でＳＯＩ層１２表面を鏡面研磨して概ね０．１μｍまで薄膜化する。この鏡面加工により、剥離工程でＳＯＩ層１２表面に生じたヘイズなどの表面粗さが除去される。
【００５０】
図２（Ｂ）は上記の鏡面研磨工程終了後のＳＯＩ層１２の様子を図示している。この状態でのＳＯＩ層１２は、鏡面研磨によりその厚さは概ね０．１μｍまで薄膜化されるとともに、前工程で誘起された表面荒れが除去されているが、水素（または希ガス）のイオン注入によって誘起された残存ダメージや結晶欠陥、さらには鏡面研磨を施すことにより新たに誘起される僅かなダメージがＳＯＩ層１２のＳｉ結晶格子に導入された状態にある。このようなダメージ起因の微細な格子欠陥は、それ自身がキャリア再結合中心となってキャリアの挙動に影響を与えることのほか、後のデバイス製造工程での熱処理を受けて転位等のマクロな欠陥となり、デバイスの電気的特性を低下させる遠因となり得る。このため、これらのＳＯＩ層１２中のダメージを除去するための処理を施しておく必要がある。
【００５１】
このようなダメージ除去処理としては、ＳＯＩ層１２の面内全体にわたってダメージ除去する場合と所望の領域でのみダメージ除去する場合とで異なる手法を選択することとなるが、前者の場合には熱処理炉やランプ加熱装置を用いた加熱処理によることができ、後者の場合にはレーザアニールなどによることができる。図２（Ｃ）は、ＳＯＩ層１２の全面にわたって上記のダメージ除去処理を施した場合を例示したものであり、加熱処理によってＳＯＩ層１２内のダメージが全面にわたって除去されている。なお、ＳＯＩ層中からダメージ除去がなされたことは、後述するキャリア・ライフタイム測定によるなどして簡易かつ迅速にモニタすることが可能である。
【００５２】
上述のダメージ除去処理によって、Ｓｉ結晶中でのキャリアの再結合中心（捕獲中心）として作用する格子歪や格子欠陥などが除去され、ＳＯＩ層１２の電気的特性（キャリアの移動度やライフタイムなど）はＳＯＩ層１２の本来の値にまで回復することとなる。そして、この状態のＳＯＩ層１２の所望の領域に、例えばＡｒ+イオンを注入するなどしてキャリア捕獲中心を形成すると、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域と低い領域を作り込むことが可能となる。
【００５３】
図２（Ｄ）は、マスク５０の開口部からＡｒ+イオンを注入してＳＯＩ層１２の面内での所望領域に電気的特性の低い領域を形成する場合を図示したものである。この場合のＡｒ+イオンの注入深さはＳＯＩ層１２の厚みにも依存するが、例えばＡｒ+イオンの平均進入深さが絶縁性基板２０との界面から０．１μｍ程度となるように加速電圧が設定される。また、ドーズ量はＡｒ+イオン注入領域の電気的特性をどの水準に設定するかに依存するが、例えば、１×１０16〜１×１０17ｃｍ-2などとされる。なお、イオン注入時のＳＯＩウエーハの温度を２５０〜４５０℃程度に保持したり、ＳＯＩ層中に注入されるＡｒ+イオンのチャネリング抑制のために、ＳＯＩ層１２表面に予め酸化膜等の絶縁膜を形成させて当該絶縁膜を通してイオン注入するようにしてもよい。
【００５４】
Ａｒ+イオンが注入された領域には、イオン注入によるダメージ起因の微細な格子欠陥が導入されており、それ自身がキャリア再結合中心となることのほか、その後のデバイス製造工程での熱処理を受けて転位等のマクロな欠陥となり、デバイスの電気的特性を所望の水準にまで低下させることが可能となる。つまり、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域（１２ａ）と低い領域（１２ｂ）とを作り込むことが可能となる（図２（Ｅ））。
【００５５】
このようなＳＯＩウエーハを液晶表示装置などの電気光学装置製造用基板として用いることとすると、当該基板上の電気的特性が低い領域（１２ｂ）に形成されたスイッチング素子としてのＴＦＴに光電効果によって光リーク電流が発生した場合でも、当該リーク電流のキャリアの拡散長が短いために、ＴＦＴのトランジスタ特性が変化するという問題が解消される。一方、電気的に高特性が求められる電子デバイス（例えば、ＴＦＴディスプレイのデータ線およびゲート線の駆動回路部分）を高い電気特性の単結晶Ｓｉ領域（１２ａ）に形成することが可能となるのである。すなわち、本発明のＳＯＩウエーハを用いる場合には煩雑な工程を必要とすることなく、高特性が求められる電子デバイスと光リーク電流による特性変化を生じることのない電子デバイスとを、単一のＳＯＩ層に作り込むことが可能となるのである。
【００５６】
このようなＳＯＩ層面内での電気的特性分布は、例えば、キャリア・ライフタイムの面内マッピングにより評価することができる。半導体結晶中におけるキャリアライフタイムは、再結合ライフタイムと生成ライフタイムとに大別されるが、本実施例で用いたライフタイム測定法である「レーザマイクロウェーブ光導電率法（ＬＭ−ＰＣ法）」は、結晶中で生成したキャリアの再結合ライフタイムを評価する手法である。
【００５７】
再結合ライフタイムの概念は、光やｐ−ｎ接合に順バイアスを印加なするなどして半導体結晶中に過剰なキャリアが注入された際に、熱平衡状態に回復するまでのキャリアの減衰プロセスに関わるものであり、ＬＭ−ＰＣ法は、半導体結晶の導電率（σ）がσ＝ｑ（μn・ｎ＋μp・ｐ）で与えられ、マイクロウエーブの反射率の変化（ΔＰ）は導電率の変化（Δσ）に依存するという現象（ΔＰ∝Δσ）を利用するものである。ここで、μnおよびμpは各々、電子および正孔の移動度であり、ｎおよびｐは各々、ｎ＝ｎ0＋Δｎおよびｐ＝ｐ0＋Δｐ（ｎ0およびｐ0は熱平衡状態での電子濃度および正孔濃度であり、ΔｎおよびΔｐは非平衡状態での過剰電子濃度および過剰正孔濃度である）。
【００５８】
具体的には、被測定試料としてのＳＯＩウエーハをＸＹ平面内をスキャンニング可能な石英製の試料ステージに載置し、レーザ光を照射することでＳＯＩウエーハの単結晶Ｓｉ層中に過剰キャリアを生成させる。そして、ＳＯＩウエーハに照射させたマイクロウェーブの反射率をモニタし、その減衰曲線を解析して少数キャリアの再結合ライフタイムを求めている。
【００５９】
なお、この手法によれば、ＳＯＩウエーハの各測定点での局所的なキャリアライフタイムを測定することができるため、マッピング測定を実行することでキャリアライフタイムの面内分布を求めることが可能である。そして、導電率についてのσ＝ｑ（μn・ｎ＋μp・ｐ）の関係式から明らかなように、キャリア・ライフタイムはキャリアの移動度の情報を含むものであるから、ＳＯＩウエーハの電気的特性の面内分布のモニタリングが可能となるのである。
【００６０】
このように、本発明のＳＯＩウエーハ面内での電気的特性の空間的分布を、ＬＭ−ＰＣ法によるキャリアライフタイムの測定によりインラインで、かつ非接触な状態でモニタすることができる。
【実施例２】
【００６１】
（製造プロセス例：その２）
図４は、本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第２例を説明するための図である。剥離工程までは図１を用いて説明した実施例１の工程と概ね同様であるので重複しての説明は省略することし、単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスのみが図４に図示されている。
【００６２】
図４（Ａ）と図４（Ｂ）に図示された機械的研磨工程は実施例１と同様の手順で実行され、この鏡面加工により、剥離工程でＳＯＩ層１２表面に生じたヘイズなどの表面粗さが除去される。すなわち、図４（Ｂ）の鏡面研磨工程終了後のＳＯＩ層１２は、鏡面研磨によりその厚さは概ね０．１μｍまで薄膜化されるとともに、前工程で誘起された表面荒れが除去されている。
【００６３】
本実施例では、ＳＯＩ層１２の面内での所望領域にのみダメージ回復処理（ここでは、レーザアニール処理）が施され（図４（Ｃ））、当該領域でのみ水素イオン（あついは希ガスイオン）注入に起因して導入された格子歪や格子欠陥などが除去され、その他の領域はダメージが残存したままの状態に置かれる（図４（Ｄ））。このような局所的なダメージ除去処理によってＳｉ結晶中でのキャリアの捕獲中心として作用する格子歪や格子欠陥などを所望領域においてのみ除去すると、当該処理を施した領域のＳＯＩ層１２の電気的特性（移動度やライフタイムなど）は本来の値にまで回復する一方、未処理領域のダメージは温存され、その後のデバイス製造工程での熱処理を受けて転位等のマクロな欠陥となり、デバイスの電気的特性を所望の水準にまで低下させることが可能となる。つまり、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域（１２ａ）と低い領域（１２ｂ）とを作り込むことが可能となる（図４（Ｅ））。
【実施例３】
【００６４】
（製造プロセス例：その３）
本実施例の製造プロセスでは、水素イオン（あるいは希ガスイオン）注入によってＳＯＩ層中に導入されたダメージの除去を、接合工程の前段階に設ける。このようなプロセスは、水素脆化を利用した剥離のために５００℃以上といった高温処理が必要とされる従来のスマートカット法によるＳＯＩウエーハ製造法では採用し得ないものであり、本発明で採用される低温化プロセスにより可能となるものである。
【００６５】
図５および図６は、本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第３例を説明するための図で、図５は透明絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスを、図６は単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスが図示されている。
【００６６】
同一の径を有する単結晶のＳｉウエーハ１０と絶縁性基板２０とを準備して（図５（Ａ））、単結晶Ｓｉウエーハ１０のＳＯＩ層となる表面側には、後の工程で所定の厚さのＳＯＩ層が得られるように水素イオンまたは希ガスイオンが注入され（図５（Ｂ））、単結晶Ｓｉウエーハ１０の表面近傍の所定の深さに均一なイオン注入層１１が形成される。
【００６７】
次に、イオン注入層１１が形成された単結晶Ｓｉウエーハ１０の面内での所望領域にのみレーザアニール処理を施し（図５（Ｃ））、当該領域の水素イオン（あるいは希ガスイオン）の注入に起因するダメージを除去し、その他の領域のダメージは残存したままの状態としておく。これにより、その後のデバイス製造工程の熱処理を受けることで欠陥形成が顕在化して所定の水準まで電気的特性が低下する領域と、かかる欠陥の発生がなく高い電気的特性を有することとなる領域とが単一のＳＯＩ層１２得られる（図５（Ｄ））。
【００６８】
イオン注入層１１が形成されかつ局所的にダメージ除去処理が施された単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０のそれぞれの接合面に、表面清浄化や表面活性化などを目的としたプラズマ処理やオゾン処理を施す（図５（Ｅ））。なお、このような表面処理は、単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の双方の接合面に処理を施す必要は必ずしもなく、何れか一方の接合面にのみ施すこととしてもよいことは既に説明した。
【００６９】
表面処理が施された単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の表面を接合面として密着させて接合し（図５（Ｆ））、外部から衝撃を加えることでイオン注入層１１内でのＳｉ−Ｓｉ結合を切り、単結晶Ｓｉウエーハ１０をＳＯＩ層１２とバルク部１３とに機械的に分断する。これにより、ＳＯＩ層１２は絶縁性基板２０の一方主面上に貼り合わされたまま単結晶Ｓｉウエーハ１０のバルク部１３から剥離され、絶縁性基板２０の主面上にＳＯＩ層１２を備えるＳＯＩウエーハが得られることとなる（図５（Ｇ））。
【００７０】
絶縁性基板２０上にＳＯＩ層１２を形成した後に、このＳＯＩ層１２の膜厚をウエーハ面内で均一の所定厚みにまで薄膜化するためのタッチポリッシュなどの機械的研磨を施す。図６（Ａ）に示した例でも、剥離工程直後のＳＯＩ層１２の膜厚は０．３μｍ程度であり、通常のＳｉウエーハ製造工程における鏡面研磨と同様の手順でＳＯＩ層１２表面を鏡面研磨して概ね０．１μｍまで薄膜化する。この鏡面加工により、剥離工程でＳＯＩ層１２表面に生じたヘイズなどの表面粗さが除去される。
【００７１】
鏡面研磨工程終了後のＳＯＩ層１２は、鏡面研磨によりその厚さは概ね０．１μｍまで薄膜化されるとともに前工程で誘起された表面荒れが除去されているが、鏡面研磨を施すことにより新たに誘起される僅かなダメージがＳＯＩ層のＳｉ結晶中に加えられた状態にあるため、このダメージをＳＯＩ層１２の全面にわたって除去する必要がある。このための処理は、熱処理炉やランプ加熱装置を用いて施される（図６（Ｃ））。
【００７２】
なお、鏡面処理により導入されたダメージ除去処理によって局所的に残存させた水素イオン注入起因のダメージまでが除去されることがないように条件選択されることは云うまでもない。また、外部加熱によるダメージ除去条件の選択が困難な場合には、化学的エッチングによってＳＯＩ層１２の表面領域の破砕層を除去するなどの手法によることも有効である。
【００７３】
最終的には、単一のＳＯＩ層１２の面内で、水素イオン注入起因のダメージが残存する領域とダメージ除去された領域とが形成され、前者の領域においては、その後のデバイス製造工程での熱処理を受けて転位等のマクロな欠陥となり、デバイスの電気特性を所望の水準にまで低下させることが可能となる。つまり、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域（１２ａ）と低い領域（１２ｂ）とを作り込むことが可能となる（図６（Ｄ））。
【実施例４】
【００７４】
（製造プロセス例：その４）
本実施例の製造プロセスでは、アルゴンイオン注入によるＳＯＩ層中へダメージの導入を、接合工程の前段階に設ける。
【００７５】
図７および図８は、本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第４例を説明するための図で、図７には絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスが、図８には単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスが図示されている。
【００７６】
単結晶のＳｉウエーハ１０と絶縁性基板２０とを準備して（図７（Ａ））、単結晶Ｓｉウエーハ１０のＳＯＩ層となる表面側に水素イオンまたは希ガスイオンを注入し（図７（Ｂ））、単結晶Ｓｉウエーハ１０の表面近傍の所定の深さに均一なイオン注入層１１を形成する。そして、イオン注入層１１が形成された単結晶Ｓｉウエーハ１０の面内での所望領域にのみアルゴンをイオン注入する（図７（Ｃ））。なお、アルゴンイオンの注入深さは、水素イオンの注入深さ未満の適当な深さが選択される。既に水素イオンが注入されている領域に重ねてアルゴンイオンを浅く注入するのは、当該領域において、デバイス製造工程における結晶欠陥の発生をより確実なものとするためである。すなわち、水素イオン注入に起因するダメージはイオン注入層１１の近傍で最も大きくなるが、この領域は後の剥離工程によって除去されてしまうため、結晶欠陥発生核としての安定性に欠ける場合が生じ得る。そこで、重ねてアルゴンイオンを注入することで、結晶欠陥発生核を確実に作り込むこととしているのである。
【００７７】
このようにして、その後のデバイス製造工程の熱処理を受けることで欠陥形成が顕在化して所定の水準まで電気的特性が低下する領域と、かかる欠陥の発生がなく高い電気的特性を有することとなる領域とが単一のＳＯＩ層１２得られる（図７（Ｄ））。
【００７８】
イオン注入層１１が形成されかつ局所的にダメージ除去処理が施された単結晶Ｓｉウエーハ１０と絶縁性基板２０の少なくとも一方の接合面に、表面清浄化や表面活性化などを目的としたプラズマ処理やオゾン処理を施し（図７（Ｅ））、これらの接合面を密着させて接合し（図７（Ｆ））、外部から衝撃を加えることで単結晶Ｓｉウエーハ１０をＳＯＩ層１２とバルク部１３とに機械的に分断して、絶縁性基板２０の主面上にＳＯＩ層１２を備えるＳＯＩウエーハが得られることとなる（図７（Ｇ））。
【００７９】
図８（Ａ）と図８（Ｂ）に図示された機械的研磨工程は実施例１と同様の手順で実行され、鏡面研磨工程終了後のＳＯＩ層１２は、鏡面研磨によりその厚さは概ね０．１μｍまで薄膜化されるとともに、前工程で誘起された表面荒れが除去されている。
【００８０】
本実施例では、ＳＯＩ層１２の面内での所望領域にのみレーザアニール処理が施され（図８（Ｃ））、当該領域でのみ水素イオン注入起因のダメージが除去され、その他の領域はダメージが残存したままの状態に置かれる（図８（Ｄ））。このような局所的なダメージ除去処理によってＳｉ結晶中でのキャリアの捕獲中心として作用する格子歪や格子欠陥などを所望領域においてのみ除去すると、単一のＳＯＩ層１２の面内で電気的特性の高い領域（１２ａ）と低い領域（１２ｂ）とを作り込むことが可能となる（図８（Ｅ））。
【実施例５】
【００８１】
（領域画定例：ライトバルブ）
本実施例は、本発明のＳＯＩウエーハを液晶表示装置の一種であるライトバルブの製造用基板として用いる場合の領域画定例に関するものである。石英ガラス基板上に形成された単結晶ＳＯＩ層を有する本発明のＳＯＩウエーハを用いてＴＦＴを形成すると、既に説明した低ライフタイム化処理を施さない領域のキャリア移動度としては、ｎ型Ｓｉの場合に２５０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上、ｐ型Ｓｉの場合で１５０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上のものが容易に得られる。一方、低ライフタイム化処理を施した領域のキャリア移動度は所望の水準にまで低く抑えられ、光リーク電流のキャリア拡散長が短くなってトランジスタ特性の変動が抑制される。したがって、本発明のＳＯＩウエーハの低ライフタイム領域に液晶表示装置の画素領域を形成すると光リーク電流起因のトランジスタ特性変動が抑制されるとともに、その周辺領域に相当する高ライフタイム領域に、画素領域に設けられる駆動用ＴＦＴの制御回路を形成することで、当該制御回路の高速化・高性能化が担保される。
【００８２】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）はそれぞれ、１２インチ径のＳＯＩウエーハ１００のＳＯＩ層面内にライトバルブ装置の作製領域１０１が複数設けられている様子、および当該ライトバルブ装置作製領域１０１内でのキャリアライフタイムの面内分布の様子を説明するための図である。
【００８３】
図９（Ａ）に示した例では、個々のライトバルブ装置作製領域は概ね１インチ×２インチの大きさの矩形を有し、これがＳＯＩ層の面内で周期的に設けられている。これらの領域は、ライトバルブ装置として必要となるＴＦＴ等のデバイスが形成された後にダイシングされて複数枚のライトバルブ装置として切り出されることとなる。
【００８４】
図９（Ｂ）に図示したように、個々のライトバルブ装置作製領域は、低ライフタイム化処理が施された領域１０２と、かかる処理が施されずに高いライフタイムを有するその余の領域とに画定されている。領域１０２は液晶表示部が形成される領域に相当し、当該領域１０２内には例えば１０００×１０００の画素を備える画素マトリックス回路が形成され、各画素のスイッチング素子として動作する液晶駆動用ＴＦＴもまたこの領域に形成されることとなる。一方、高ライフタイム領域内に図示された領域１０３はゲート側駆動回路の形成領域、領域１０４はソース側駆動回路の形成領域、そして領域１０５はロジック回路の形成領域である。これらの高ライフタイム領域内に形成されたＴＦＴは高速度動作が可能で高周波数駆動の信号処理回路を得ることができるから、光リーク電流によるトランジスタ特性変動が抑制された画素マトリクス回路とこれら高特性信号処理回路とを、特別なデバイス製造プロセスを必要とすることなく単一のＳＯＩ層に一体化して形成することが可能である。
【００８５】
なお、本実施例では本発明のＳＯＩウエーハを液晶表示装置製造用基板として説明したが、アクティブマトリクス型のエレクトロルミネッセンス表示装置などの製造用基板として用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、高速度動作が可能で高周波数駆動の信号処理回路と、光リーク電流によるトランジスタ特性変動が抑制された画素マトリクス回路とを、特別なデバイス製造プロセスを必要とすることなく単一のＳＯＩ層に一体化して形成することを可能とするＳＯＩウエーハを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第１例の、透明絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスを示す図である。
【図２】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第１例の、単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスを示す図である。
【図３】剥離工程で外部から衝撃を与える手法の例示のための図である。
【図４】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第２例を説明するための図である。
【図５】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第３例の、透明絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスを示す図である。
【図６】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第３例の、単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスを示す図である。
【図７】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第４例の、透明絶縁性基板の主面上にＳＯＩ層を形成するまでのプロセスを示す図である。
【図８】本発明のＳＯＩウエーハの製造プロセスの第４例の、単一のＳＯＩ層の所望の領域に電気的特性が互いに異なる領域を形成するプロセスを示す図である。
【図９】（Ａ）は１２インチ径のＳＯＩウエーハ１００のＳＯＩ層面内にライトバルブ装置の作製領域１０１が複数設けられている様子を示す図、（Ｂ）は当該ライトバルブ装置作製領域１０１内でのキャリアライフタイムの面内分布の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  単結晶Ｓｉウエーハ
１１  イオン注入層
１２  ＳＯＩ層
１２ａ  高ライフタイム領域
１２ｂ  低ライフタイム領域
１３  単結晶Ｓｉウエーハのバルク部
２０  絶縁性基板
３０  ノズル
３１  ノズルの先端部
４０  ブレード
４１  ブレードの先端部
５０  マスク
１００  ＳＯＩウエーハ
１０１  ライトバルブ装置作製領域
１０２  液晶表示部が形成される領域
１０３  ゲート側駆動回路の形成領域
１０４  ソース側駆動回路の形成領域
１０５  ロジック回路の形成領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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